Взаємодія магнію та їх оксидів з гідроксидно–хлоридними розплавами - Автореферат

Зокрема звернено увагу на такі питання: · розчинність оксидів легких металів у розплавах гідроксидів лужних металів та їх сумішей з галогенідами лужних металів; · Розглянуті питання дають змогу встановити певні закономірності процесів розчинення металів та їх оксидів у розплавах, встановити кореляції між властивостями системи та розчинністю. The interaction of magnesium, aluminum, titanium and their oxides with alkaline-chloride melts. The dissertation is devoted the interaction of easy metals (Al, Mg, Ti) and their oxides with alkali and alkaline-salt melts. В звязку з цим систематичні дослідження взаємодії в системах метал (оксид металу) - іонний розплав, вивчення загальних закономірностей перетворень, які протікають в даних системах, створення теоретичних основ, що забезпечують достовірний кінцевий результат відповідних розробок, - є актуальним не лише науковим але й прикладним завданням.У другому розділі описано методики дослідження розчинності оксидів магнію, алюмінію та титану, кінетики розчинення оксиду алюмінію та магнію, алюмінію, титану у гідроксидно-хлоридних сумішах; методику підготовки реактивів. Методом ізотермічного насичення при температурах від 673 до 873 К досліджено розчинність оксидів магнію, алюмінію та титану у гідроксидних розплавах: LIOH, NAOH, KOH, 0,5NAOH - 0,5KOH. Встановлено значне підвищення вмісту оксидів у розчинах на основі евтектичної суміші гідроксидів натрію та калію. Було припущено, що у цих системах в розчин переходять продукти взаємодії між компонентами системи. Це говорить про те, що в розчин переходять не оксиди, а продукти їх взаємодії з гідроксидами.Вперше методом ізотермічного насичення при температурах 673 - 873 К систематично досліджено розчинність оксидів магнію, алюмінію та титану (IV) у лужних (NAOH, KOH, LIOH, 0.5NAOH - 0.5KOH) та лужно-сольових (NAOH - MECL, Me = Na, K, Li) розплавах. Сольові добавки хлоридів лужних металів знижують розчинність оксидів MGO, Al2O3, TIO2 порівняно із розплавами індивідуальних гідроксидів. Показано, що при розчиненні оксидів алюмінію та титану у розплавах на основі гідроксидів лужних металів відбувається хімічна взаємодія з утворенням відповідних солей, які й переходять у розчин. В результаті дослідження кінетики розчинення твердого оксиду алюмінію у лужно-сольових розплавах методом ізотермічної гравіметрії визначено, що взаємодія відбувається у дифузійно-кінетичній області. Було зафіксовано такі типи кінетичних залежностей при взаємодії оксиду із лужно-сольовим розплавом: монотонне зниження швидкості реакції із зростанням концентрації добавки (хлорид натрію), значне підвищення швидкості реакції в певних діапазонах концентрації солі (хлорид літію та хлорид калію).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Вперше методом ізотермічного насичення при температурах 673 - 873 К систематично досліджено розчинність оксидів магнію, алюмінію та титану (IV) у лужних (NAOH, KOH, LIOH, 0.5NAOH - 0.5KOH) та лужно-сольових (NAOH - MECL, Me = Na, K, Li) розплавах. Встановлено, що розчинність вказаних оксидів у лужних розплавах із збільшенням температури зростає і задовільно описується рівнянням Шредера - Ле-Шателье.

2. Сольові добавки хлоридів лужних металів знижують розчинність оксидів MGO, Al2O3, TIO2 порівняно із розплавами індивідуальних гідроксидів. Зменшення вмісту оксидів у цих розчинах спостерігається в ряду NAOH - NACL, NAOH - LICL, NAOH - KCL. Із збільшенням вмісту солі у електроліті концентрація розчинів монотонно зменшується. Такий вплив пояснюється тим, що відбувається розбавлення активного компоненту електроліту - гідроксиду натрію.

3. Показано, що при розчиненні оксидів алюмінію та титану у розплавах на основі гідроксидів лужних металів відбувається хімічна взаємодія з утворенням відповідних солей, які й переходять у розчин. Запропоновано модель переходу оксидів металів у лужно-сольовий розплав.

4. Виявлено взаємозвязок між середньою орбітальною електронегативністю, термодинамічними характеристиками (ентропією розчиненої речовини) та розчинністю оксидів магнію, алюмінію та титану.

5. В результаті дослідження кінетики розчинення твердого оксиду алюмінію у лужно-сольових розплавах методом ізотермічної гравіметрії визначено, що взаємодія відбувається у дифузійно-кінетичній області. Було зафіксовано такі типи кінетичних залежностей при взаємодії оксиду із лужно-сольовим розплавом: монотонне зниження швидкості реакції із зростанням концентрації добавки (хлорид натрію), значне підвищення швидкості реакції в певних діапазонах концентрації солі (хлорид літію та хлорид калію). Пояснено це тим, що в системах утворюється нерівномірний дефектний шар продукту взаємодії - метаалюмінату натрію.

6. При дослідженні кінетики розчинення легких металів (алюмінію, магнію та титану) методом гравіметрії зразку зясовано, що корозія відбувається в дифузійно-кінетичній області. Підвищення температури приводить до зростання швидкості згідно з рівнянням Арреніуса. Сольові добавки хлоридів лужних металів знижують швидкість розчинення металу у розплаві. Це пояснюється тим, що відбувається розбавлення активного компоненту електроліту.

7. На основі отриманих результатів було проаналізовано промислові електроліти на предмет доцільності їх використання для очистки лиття від кераміки. Зроблено висновок, що розплави на основі гідроксиду натрію, які містять у своєму складі хлорид калію є найбільш доцільними. При їх застосуванні спостерігається підвищення швидкості взаємодії оксиду кераміки із розплавом та зниження корозії металу порівняно із розплавами гідроксидів. Крім того, низька розчинність продуктів взаємодії у розплаві NAOH - KCL обумовлює його більш ефективне використання.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ ВИКЛАДЕНО В ПУБЛІКАЦІЯХ

1. Скриптун И.Н. Кинетика взаимодействия оксида алюминия с гидроксидом натрия // Укр. хим. журнал.- 2000. - Т.66, №2. - С. 106 - 108.

2. Скриптун И.Н., Зарубицкий О.Г. Растворимость оксида магния в щелочно-солевых расплавах // Журнал неорган. химии. - 2000. - T.45, №9. - С. 1591 - 1594.

3. Зарубицкий О.Г., Бильченко М.Н.,Скриптун И.Н. Растворимость оксида титана (IV) в щелочно-солевых расплавах // Укр. хим. журнал. - 2001. -Т.67, №2. - С. 73 - 74.

4. Zarubitskii O.G., Skryptun I.N. Solubility of alumina in hydroxide-salt melts. // XII International Symposium on Molten Salts. Honolulu, 17 - 22 October 1999, Proceedings Volume.- P. 368-376.

5. Zarubitskii O.G., Skryptun I.N. Solubility of alumina in hydroxide-salt melts // XII International Symposium on Molten Salts. Honolulu, 17 - 22 October 1999, Meeting Abstracts. - P.2307.

6. Skryptun I.N., Zarubitskii O.G., Bilchenko M.N. Solubility of magnesium oxide, aluminium oxide and titanium oxide in alkali-salt melts // Progress in Molten Salt Chemistry, Vol. 1, Proceedings Volume - 2000. - P. 493 - 497.

Размещено на .ru